特許 7445395 消音装置および移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】消音装置および移動体

(51)【国際特許分類】

   F01N 1/00 20060101AFI20240229BHJP

   F01N 1/18 20060101ALI20240229BHJP

   F01N 1/14 20060101ALI20240229BHJP

   F01N 1/02 20060101ALI20240229BHJP

   G10K 11/16 20060101ALI20240229BHJP

   G10K 11/175 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

F01N1/00 A

F01N1/18

F01N1/14

F01N1/02 E

G10K11/16 100

G10K11/175

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019112972

(22)【出願日】2019-06-18

(65)【公開番号】P2020204298

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】工藤 敏文

(72)【発明者】

【氏名】甲田 貴也

(72)【発明者】

【氏名】澤田 祐一郎

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特開平４－２９２５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－８８５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－１９９２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２３８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／００

Ｆ０１Ｎ １／１８

Ｆ０１Ｎ １／１４

Ｆ０１Ｎ １／０２

Ｇ１０Ｋ １１／１６

Ｇ１０Ｋ １１／１７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関から排出される排気ガスとは異なる気体として空気を供給する気体供給源と、
前記排気ガスが流れる排気管および前記気体供給源に接続され、前記気体供給源から前記排気管へと供給される気体の流路を形成する配管と、
前記配管内に配置され、前記気体の流れ方向と垂直な回転軸を有し、前記配管の流路を開閉する回転式バルブと、
前記回転式バルブの回転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記気体供給源から供給される気体の圧力を変化させることで前記配管から出力される音波の音圧を調整し、かつ、前記回転式バルブの回転数を調整し、周波数が１Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の周波領域の音波を出力する消音装置。

【請求項2】

前記回転式バルブは、
互いに対向して設けられ、前記配管の内面に摺動自在な複数の当接部と、隣り合う前記当接部の間を延びる中間部とを有し、
前記配管の流路を開くときに前記当接部が前記内面から離れた位置に位置づけられると共に前記中間部と前記内面との間に隙間が形成され、前記配管の流路を閉じるときに前記当接部が前記配管の内面に摺動自在に当接する
請求項１に記載の消音装置。

【請求項3】

前記当接部は、円弧状に形成される請求項２に記載の消音装置。

【請求項4】

前記当接部は、先鋭形状に形成される請求項２に記載の消音装置。

【請求項5】

前記当接部は、互いに９０度ずつ間隔を空けて４つ設けられる請求項４に記載の消音装置。

【請求項6】

前記回転式バルブは、
前記配管の流路を閉塞するバルブ本体と、前記バルブ本体に形成され、前記回転軸と直交する方向に延びる連通路とを有し、
前記配管の流路を開くときに前記連通路が前記配管の流路と連通し、前記配管の流路を閉じるときに前記連通路と前記配管の流路との連通を遮断する
請求項１に記載の消音装置。

【請求項7】

前記配管が接続される位置よりも前記排気ガスの流れ方向の下流側で、前記排気管に設けられた音響ダンパをさらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の消音装置。

【請求項8】

内燃機関と、前記内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気管と、前記配管が前記排気管に接続された請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の消音装置とを備える移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消音装置および移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気管内の騒音を低減するための技術として、アクティブノイズコントロールが知られている。アクティブノイズコントロールでは、打ち消したい周波数帯の音をスピーカーで出力することで、騒音を低減する。特許文献１には、スピーカーの一例として、供給された電気信号に応じて音を再生する回動式音響トランスデューサ装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３３９４７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、排気ガスが流れる排気管内の騒音低減においては、特に低周波音を良好に低減することが求められる。そこで、例えば特許文献１に記載されたスピーカーを排気管に適用し、アクティブノイズコントロールによる低周波音の低減を図ることが考えられる。しかしながら、低周波音を出力するためにスピーカーの大型化を招き、装置全体の大型化につながる可能性がある。同様に、排気管に吸音材を用いた吸音ダクトを取り付けた場合、低周波音を低減させるためには、吸音ダクトが大型化しがちである。また、排気管内の騒音を低減するために、マフラー（消音機）を用いた場合、マフラーにおいて圧力損失が生じ、内燃機関の性能低下を招く可能性がある。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、装置全体の小型化および内燃機関の性能維持を図りつつ、内燃機関の排気管内の低周波音を良好に低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の消音装置は、内燃機関から排出される排気ガスとは異なる気体を供給する気体供給源と、前記排気ガスが流れる排気管および前記気体供給源に接続され、前記気体供給源から前記排気管へと供給される気体の流路を形成する配管と、前記配管内に配置され、前記気体の流れ方向と垂直な回転軸を有し、前記配管の流路を開閉する回転式バルブとを備える。

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の移動体は、内燃機関と、前記内燃機関から排出される排気ガスが流れる排気管と、前記配管が前記排気管に接続された上記消音装置とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかる消音装置および移動体は、装置全体の小型化および内燃機関の性能維持を図りつつ、内燃機関の排気管内の低周波音を良好に低減することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第一実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。

【図2】図２は、回転式バルブの回転角度に応じた隙間の開口面積の変化の一例を示す説明図である。

【図3】図３は、回転式バルブの回転角度に応じた配管から出力される音圧の変化の一例を示す説明図である。

【図4】図４は、配管内に配置された回転式バルブを示す模式図である。

【図5】図５は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の実験結果を示す説明図である。

【図6】図６は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置による排気管内の圧力変動の実験結果を示す説明図である。

【図7】図７は、第二実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。

【図8】図８は、第二実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。

【図9】図９は、第三実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。

【図10】図１０は、第三実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。

【図11】図１１は、第四実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。

【図12】図１２は、第四実施形態にかかる消音装置による排気管内の騒音低減効果の解析結果の一例を示す説明図である。

【図13】図１３は、第五実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。

【図14】図１４は、第五実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明にかかる消音装置および移動体の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0011】

図１は、第一実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。車両１は、内燃機関１０と、排気管１２と、消音装置２０と、制御装置３０とを備える。車両１は、例えば自動車である。なお、消音装置２０は、内燃機関と排気管とを備える設備であれば、例えば列車といった他の車両に適用されてもよいし、船舶やガスタービンといった車両以外の移動体、設備に適用されてもよい。本実施形態において、内燃機関１０は、例えばガソリンを燃料とするガソリンエンジンである。内燃機関１０は、ディーゼルエンジン等であってもよい。排気管１２は、内燃機関１０に接続されており、図１に白抜き矢印で示すように、内燃機関１０から排出される排気ガスを車両１の外部（大気空間）へと案内する。

【0012】

（消音装置）
消音装置２０は、気体供給源２２と、配管２４と、回転式バルブ４０とを有する。気体供給源２２は、車両１に搭載され、内燃機関１０から排出される排気ガスとは異なる気体を供給する。本実施形態において、気体は、空気である。気体は、排気管１２内で排気ガスと混合されて車両１の外部（大気空間）へと排出可能なものであれば、空気以外の気体であってもよい。また、気体供給源２２は、図示しないポンプといった空気を圧送する装置を含むものであってもよい。

【0013】

配管２４は、排気管１２および気体供給源２２に接続される。配管２４は、気体供給源２２から排気管１２へと供給される空気の流路Ｌを形成する。配管２４の内部には、図１に示すように回転式バルブ４０が配置されている。配管２４は、回転式バルブ４０が配置される位置において、流路Ｌの面積を確保するために拡径されてもよい（例えば図１４参照）。

【0014】

回転式バルブ４０は、流路Ｌ内における空気の流れ方向と垂直な軸回りに回転自在とされており、配管２４内で回転することで、流路Ｌを開く開状態（図１に実線で示す状態）と、流路Ｌを閉じる閉状態（図１に破線で示す状態）とを切り替える。より詳細には、閉状態では、回転式バルブ４０と配管２４との間に隙間Ｓが形成されることで、回転式バルブ４０の上流側および下流側が隙間Ｓにより連通され、隙間Ｓを介して空気が流路Ｌ内を流通する。その結果、配管２４から排気管１２へと空気が送られる。すなわち、配管２４から排気管１２へと空気振動による音波が出力される。一方、閉状態では、回転式バルブ４０と配管２４との間の隙間Ｓが遮断され、回転式バルブ４０の上流側および下流側の連通が遮断される。

【0015】

制御装置３０は、回転式バルブ４０の回転を制御する。より詳細には、制御装置３０は、例えば内燃機関１０の回転数を取得し、取得した内燃機関１０の回転数に基づいて、回転式バルブ４０の回転数（回転速度）を制御する。

【0016】

（消音装置の動作）
図１に示す消音装置２０の動作の一例について、図２および図３を参照して説明する。図２は、回転式バルブの回転角度に応じた隙間の開口面積の変化の一例を示す説明図であり、図３は、回転式バルブの回転角度に応じた配管から出力される音圧の変化の一例を示す説明図である。以下の説明では、図１に実線で示す状態を回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）の状態であるとする。

【0017】

回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）の状態であるとき、図２に示すように、隙間Ｓの開口面積が最も大きくなる。この状態から回転式バルブ４０の回転角度が増加していくと、隙間Ｓの開口面積が徐々に小さくなり、隙間Ｓの開口面積が０となると流路Ｌの閉状態となる。その後、回転式バルブ４０の回転角度がさらに増加すると、再び隙間Ｓの開口面積が増加し始め、回転角度が１８０（ｄｅｇ）の状態で図１に実線で示す状態となる。したがって、第一実施形態では、図２に示すように、回転式バルブ４０が１回転する間に、流路Ｌの開状態と閉状態とが２回ずつ形成される。図３に示すように、配管２４かは、隙間Ｓの開口面積と同様に、流路Ｌが開状態とされる区間において音波が出力される挙動を示す。

【0018】

このように、配管２４から排気管１２へと音波を出力することで、排気管１２を流れる排気ガスによる騒音を打ち消すアクティブノイズコントロールを行うことができる。排気管１２内を流れる排気ガスの振動に起因した騒音のうち、打ち消したい周波数に応じた基調周波数の音波を配管２４から出力することで、所望の周波数の騒音を低減させることができる。配管２４から出力される音波の基調周波数は、回転式バルブ４０の回転数（回転速度）を変化させることで調整することができる。それにより、例えば周波数が１（Ｈｚ）以上２００（Ｈｚ）以下の低周波領域の音波を出力し、低周波領域の騒音を低減させることが可能となる。また、配管２４から出力される音波の音圧は、気体供給源２２から供給される気体の圧力と、隙間Ｓの大きさとを変化させることで調整することができる。

【0019】

（回転式バルブの具体例）
次に、図４を参照しながら回転式バルブの具体例について説明する。図４は、配管内に配置された回転式バルブを示す模式図である。以下の説明では、流路Ｌ内の空気の流れ方向（図４の実線矢印方向）に沿った方向を「方向Ｘ」と称し、方向Ｘと直交する方向を「方向Ｙ」と称し、方向Ｘおよび方向Ｙと直行する方向を「方向Ｚ」と称する。

【0020】

回転式バルブ４０は、軸部材４２（回転軸）と、バルブ本体４４とを有する。軸部材４２は、バルブ本体４４の中心に取り付けられた回転軸である。軸部材４２は、方向Ｙに沿って延び、配管２４に回転自在に支持される。したがって、方向Ｙは、回転式バルブ４０が回転する際の回転中心となる軸方向と一致する。なお、回転式バルブ４０の回転方向は、図中に白抜き矢印で示す方向とは反対方向であってもよい。

【0021】

バルブ本体４４は、方向Ｙにおける端面が配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接しており、軸部材４２を介して配管２４に回転自在に支持される。バルブ本体４４は、図４に示すように、複数の当接部４４２と、複数の中間部４４４とを有する。第一実施形態において、当接部４４２および中間部４４４は、２つずつ設けられている。２つの当接部４４２は、方向Ｙと直交するＸ－Ｚ断面上で互いに対向して設けられる。当接部４４２は、円弧状に形成されている。同様に、配管２４の内面２４Ａも、当接部４４２と対応する位置において、円弧状に形成されている。それにより、当接部４４２は、図４に破線で示すように、流路Ｌの閉状態で配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接する。

【0022】

２つの中間部４４４は、隣り合う当接部４４２の間を互いに対向しながら延びる。言い換えると、中間部４４４は、各当接部４４２の端部同士の間を延びる。第一実施形態において、中間部４４４は、直線状に形成されている。中間部４４４は、図４に実線で示すように、流路Ｌの開状態で配管２４の内面２４Ａとの間に隙間Ｓを形成する。なお、中間部４４４は、湾曲した形状であってもよいし、複数の直線部と屈曲部とを有する形状であってもよい。

【0023】

この構成により、図４に実線で示すように、当接部４４２が配管２４の内面２４Ａから離れた位置に位置づけられると共に、中間部４４４と内面２４Ａとの間に隙間Ｓが形成された状態では、回転式バルブ４０の上流側と下流側とが連通されて流路Ｌが開状態となる。一方、図４に破線で示すように、当接部４４２が配管２４の内面２４Ａに当接した状態では、隙間Ｓが形成されないため、回転式バルブ４０の上流側と下流側との連通が遮断されて流路Ｌが閉状態となる。また、第一実施形態では、当接部４４２が円弧状に形成されており、円弧状部分の所定範囲内において配管２４の内面２４Ａに当接し、当接部４４２が内面２４Ａに当接している間は流路Ｌの閉状態が継続される。

【0024】

（具体例における実験結果）
図５は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の実験結果を示す説明図である。図５では、回転式バルブ４０の回転角度に応じて、配管２４から出力される空気の圧力を実験により計測した値をプロットしている。

【0025】

図４に示す回転式バルブ４０を用いた場合、回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）、１８０（ｄｅｇ）、３６０（ｄｅｇ）である状態で、隙間Ｓの開口面積が最も大きくなる。そのため、図５に示すように、配管２４から出力される空気の圧力は、回転式バルブ４０の回転角度が０（ｄｅｇ）、１８０（ｄｅｇ）、３６０（ｄｅｇ）のときにピークとなり、これを基調周波数とする音波を出力できる。加えて、図５に示す実験結果の例では、流路Ｌが閉状態となる範囲において、圧力が負圧まで低下した後、いったん正圧に増加し、再び負圧まで低下するといった挙動を示す。流路Ｌの閉状態においても圧力が正圧となることは、圧力が負圧に低下したことによる反動および回転式バルブ４０と配管２４との間を流れる空気が完全には遮断されないことによる影響であると考えられる。したがって、図４に示す回転式バルブ４０を用いた場合、回転式バルブ４０が１回転する間に、閉状態の範囲においても配管２４から音波が出力されるという実験結果を得た。

【0026】

図６は、図４に示す回転式バルブを用いた消音装置による排気管内の圧力変動の実験結果を示す説明図である。図６において、破線は、比較例として回転式バルブ４０を用いず、図示しない加振器により配管２４から排気管１２へと音波を出力した場合の排気管１２内の圧力変動を示す。また、図６において、実線は、比較例の構成に加えて、配管２４内に図４に示す回転式バルブ４０を配置して、配管２４から排気管１２へと音波を出力した場合の排気管１２内の圧力変動を示す。なお、図示しない加振器は、内燃機関１０から排気管１２への排気を模擬的に出力するためのダミー音源である。図示するように、実線で示す第一実施形態の消音装置２０では、回転式バルブ４０により所望の周波数の音波を出力させることで、周波数が７０（Ｈｚ）近傍において、比較例よりも配管２４内の圧力変動を低減させることができるという実験結果を得た。

【0027】

以上説明したように、第一実施形態にかかる消音装置２０は、内燃機関１０から排出される排気ガスとは異なる空気（気体）を供給する気体供給源２２と、排気ガスが流れる排気管１２および気体供給源２２に接続され、気体供給源２２から排気管１２へと供給される空気の流路Ｌを形成する配管２４と、配管２４内に配置され、空気の流れ方向と垂直な軸部材４２（回転軸）を有し、配管２４の流路Ｌを開閉する回転式バルブ４０とを備える。

【0028】

この構成により、回転式バルブ４０を配管２４内で回転させ、空気の流路Ｌの開状態と閉状態とを切り替えれば、回転式バルブ４０の回転数（回転速度）に応じて、気体供給源２２から配管２４を介して排気管１２へと、所望の周波数の音波を出力することができる。その結果、スピーカーを用いることなく、アクティブノイズコントロールを実現することが可能となる。したがって、一般的に低周波音を生成するために大型化しやすいスピーカーを用いたアクティブノイズコントールを行う場合、あるいは、吸音材を用いた吸音ダクトを排気管１２に取り付ける場合に比べて、装置全体を小型化することができる。また、例えば消音装置としてマフラー（消音機）を用いる場合に比べて、圧力損失の発生を抑制することができ、内燃機関１０の性能低下を抑制することができる。したがって、第一実施形態の消音装置２０および車両１によれば、装置全体の小型化および内燃機関１０の性能維持を図りつつ、内燃機関１０の排気管１２内の低周波音を良好に低減することができる。

【0029】

また、回転式バルブ４０は、互いに対向して設けられ、配管２４の内面２４Ａに摺動自在な複数の当接部４４２と、隣り合う当接部４４２の間を延びる中間部４４４とを有し、配管２４の流路Ｌを開くときに当接部４４２が内面２４Ａから離れた位置に位置づけられると共に中間部４４４と内面２４Ａとの間に隙間Ｓが形成され、配管２４の流路Ｌを閉じるときに当接部４４２が配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接する。

【0030】

この構成により、回転式バルブ４０を簡易な構成とすることができる。また、回転式バルブ４０の当接部４４２と配管２４とが接触する部分の面積を小さくすることができる。その結果、流路Ｌを閉状態としたとき、当接部４４２と配管２４の内面２４Ａとの間から空気が漏れ出ることを良好に抑制することができる。

【0031】

また、当接部４４２は、円弧状に形成される。この構成により、当接部４４２と配管２４の内面２４Ａとが当接する時間、つまり、流路Ｌを閉状態とする時間を当接部４４２の長さを変化させることで調整することができる。そして、図５に示すように、流路Ｌの閉状態においても、配管２４内に生じる圧力変動を利用して、配管２４から出力される音波の波形を調整することが可能となる。その結果、流路Ｌの閉状態において配管２４から出力される音波を利用することができる。すなわち、基調周波数よりも高い周波数の音波を出力できる。言い換えると、同じ周波数の音波を出力するとき、回転式バルブ４０の回転数をより小さくすることができる。したがって、回転式バルブ６０の制御性をより向上させることが可能となる。

【0032】

なお、図４に一点鎖線で示すように、バルブ本体４４の下流側に、空気の流れを整流するための整流部４６を設けても良い。

【0033】

図７は、第二実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図であり、図８は、第二実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。第二実施形態にかかる消音装置２００は、第一実施形態の回転式バルブ４０に代えて、回転式バルブ５０を備えている。消音装置２００の他の構成は、消音装置２０と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。

【0034】

回転式バルブ５０は、軸部材５２と、バルブ本体５４とを有する。軸部材５２は、第一実施形態の軸部材４２と同じ構成であるため、説明を省略する。バルブ本体５４は、第一実施形態と同様に、互いに対向する２つの当接部５４２と、互いに対向する２つの中間部５４４とを有する。

【0035】

当接部５４２は、図７に示すように、先鋭形状に形成されている。「先鋭形状」は、当接部５４２が配管２４の内面２４Ａに向けて尖った形状であることを意味する。当接部５４２は、バルブ本体５４の強度、剛性等を維持しつつ、Ｘ－Ｚ断面上において内面２４Ａにできる限り点接触に近い状態で当接するように形成される。中間部５４４は、２つの当接部５４２の間を円弧状に延びる。したがって、バルブ本体５４は、Ｘ－Ｚ断面において略楕円形状を呈している。なお、中間部５４４の形状は、これに限られず、複数の直線部と屈折部とを有するものであってもよい。

【0036】

回転式バルブ５０は、図７に実線で示す回転角度が０（ｄｅｇ）の状態から回転角度が増加していくと、回転角度が９０（ｄｅｇ）、２７０（ｄｅｇ）の状態で当接部５４２が配管２４の内面２４Ａに当接する。すなわち、中間部５４４と内面２４Ａとの隙間Ｓが閉じられて流路Ｌの閉状態が形成される。このとき、図７に破線で示すように、先鋭形状に形成された当接部５４２が、Ｘ－Ｚ断面において、配管２４の内面２４Ａに点接触に近い状態で当接する。そのため、当接部５４２が内面２４Ａに当接する時間、つまり流路Ｌの閉状態の時間をできる限り短くすることができる。その結果、図８に示すように、配管２４から出力される空気の圧力波形を基調周波数の正弦波に近づけることができる。したがって、所望の周波数の騒音を、基調周波数の正弦波に近い音波によって、より精度良く打ち消すことが可能となる。

【0037】

図９は、第三実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図であり、図１０は、第三実施形態にかかる消音装置において、配管から出力される空気の圧力波形の一例を示す説明図である。第三実施形態にかかる消音装置３００は、第二実施形態の回転式バルブ４０に代えて、回転式バルブ６０を備えている。消音装置３００の他の構成は、消音装置２００と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。

【0038】

回転式バルブ６０は、軸部材６２と、バルブ本体６４とを有する。軸部材６２は、軸部材４２と同じ構成であるため、説明を省略する。バルブ本体６４は、図９に示すように、Ｘ－Ｚ断面において、四角形状に形成されている。つまり、バルブ本体６４は、互いに対向する２つの当接部６４２を２組有し、隣り合う当接部６４２の間を互いに対向しながら延びる２つの中間部６４４を２組有する。当接部６４２は、第二実施形態と同様に、先鋭形状に形成されている。中間部５４４は、隣り合う当接部６４２の間を直線状に延びる。なお、中間部６４４は、湾曲した形状であってもよいし、複数の直線部と屈曲部とを有する形状であってもよい。

【0039】

回転式バルブ６０は、図９に実線で示す回転角度が０（ｄｅｇ）の状態から回転角度が増加していくと、図９に破線で示すように、回転角度が４５（ｄｅｇ）、１３５（ｄｅｇ）、２２５（ｄｅｇ）、３１５（ｄｅｇ）の状態で、当接部６４２が配管２４の内面２４Ａに当接する。すなわち、中間部５４４と内面２４Ａとの隙間Ｓが閉じられて流路Ｌの閉状態が形成される。このように、当接部６４２が９０度ずつ間隔を空けて４つ設けられることで、図１０に示すように、回転式バルブ６０が１回転する間に、流路Ｌの開状態と閉状態とを４回形成することができる。つまり、図８に示す例に対して、２倍の周波数の音波を出力することができる。言い換えると、同じ周波数の音波を出力するとき、回転式バルブ６０の回転数をより小さくすることができる。したがって、回転式バルブ６０の制御性をより向上させることが可能となる。

【0040】

図１１は、第四実施形態にかかる消音装置を備えた移動体としての車両の要部を示す概略構成図である。第四実施形態にかかる消音装置４００は、第一実施形態にかかる消音装置２０の構成に加えて、排気管１２に設けられた音響ダンパ８０を備えている。消音装置４００の他の構成は、消音装置２０と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。なお、消音装置４００は、第二実施形態にかかる消音装置２００または第三実施形態にかかる消音装置３００の構成に加えて、音響ダンパ８０を備えるものであってもよい。

【0041】

音響ダンパ８０は、配管２４が接続される位置よりも排気ガスの流れ方向の下流側で、排気管１２に設けられている。音響ダンパ８０は、排気管１２の外周面に沿って形成される。音響ダンパ８０は、ハウジング８２の内部に音響部を形成する通路８４が形成されている。通路８４は、一端が排気管１２側で開口している。排気管１２には、内部を流れる排気ガスによる空気振動を通過させる図示しない複数の貫通孔が形成されている。それにより、音響ダンパ８０は、排気管１２の内部を排気ガスが流通する際、排気ガスによる空気振動が貫通孔を通過して通路８４内に取り込まれる。そして、通路８４を伝搬した空気振動が共鳴し、排気管１２内の圧力変動が減衰される。なお、排気管１２の複数の貫通孔が形成される位置に、排気ガスを音響ダンパ８０へと導く空間を形成してもよい。

【0042】

音響ダンパ８０による減衰を狙う圧力変動の周波数は、通路８４の長さ等を変化させることで調整することができる。本実施形態では、気体供給源２２、配管２４および回転式バルブ４０により、低周波数帯（例えば１（Ｈｚ）以上２００（Ｈｚ）以下）の騒音低減を狙い、音響ダンパ８０により、上記の低周波数帯よりも高い周波数帯（例えば２００（ＨＺ）以上５００（Ｈｚ）以下など）の騒音低減を狙う。

【0043】

図１２は、第四実施形態にかかる消音装置による排気管内の騒音低減効果の解析結果の一例を示す説明図である。図１２において、実線は、第四実施形態にかかる消音装置４００を用いた場合の解析結果を示し、破線は、消音装置４００から音響ダンパ８０を省略した場合の解析結果を示している。図示するように、消音装置４００を用いた場合には、上述した気体供給源２２、配管２４および回転式バルブ４０による消音機能と、音響ダンパ８０による消音機能とを組み合わせることで、比較例に比べて、特に１００（Ｈｚ）以上の周波数の領域で圧力が低下していることがわかる。したがって、第四実施形態によれば、排気管１２内で発生する騒音を、より効果的に低減させることが可能となる。

【0044】

図１３および図１４は、第五実施形態にかかる消音装置の回転式バルブを示す模式図である。第五実施形態にかかる消音装置５００は、第一実施形態の回転式バルブ４０に代えて、回転式バルブ７０を備えている。消音装置５００の他の構成は、消音装置２０と同様であるため、説明を省略し、同一の構成要素には同一の符号を付す。

【0045】

第五実施形態において、配管２４は、図１３および図１４に示すように、回転式バルブ７０が配置される位置において拡径されており、回転式バルブ７０を収容する収容部２４１を有している。

【0046】

回転式バルブ７０は、軸部材７２と、バルブ本体７４とを有する。軸部材７２は、軸部材４２と同様の構成であるため、説明を省略する。バルブ本体７４は、方向Ｙに沿って延びる円柱形状に形成されており、収容部２４１の内面に摺動自在に当接する。図１４では、収容部２４１を指し示すために、バルブ本体７４と収容部２４１との間に空隙を記載しているが、実際には、バルブ本体７４と収容部２４１の内面とは当接している。また、バルブ本体７４は、図１４に示すように、方向Ｙにおける端面が配管２４の内面２４Ａに摺動自在に当接しており、軸部材７２を介して配管２４に回転自在に支持される。そして、バルブ本体７４は、図１３および図１４に示すように、方向Ｙと直交する方向に延びる連通路７６を有している。連通路７６は、バルブ本体７４の中心部において、方向Ｙと直交する方向にバルブ本体７４を直線状に貫通する孔部である。連通路７６は、図１３に示すように、配管２４の流路Ｌと同じ径に形成される。

【0047】

回転式バルブ７０は、図１３に実線で示す回転角度が０（ｄｅｇ）の状態では、連通路７６と流路Ｌとが連通することで、流路Ｌが開かれた開状態となる。その後、回転角度が増加していくと、連通路７６の開口面積（すなわち連通路７６と流路Ｌとが連通している位置の面積）が小さくなっていく。連通路７６が、図１３に一点鎖線で示す位置まで回転式バルブ７０が回転すると、連通路７６と流路Ｌとの連通が遮断され、流路Ｌが閉じられた閉状態となる。そして、さらに回転式バルブ７０の回転角度が増加すると、再び連通路７６と流路Ｌとが連通されて流路Ｌの開状態となる。この構成によっても、回転式バルブ７０を配管２４内で回転させることで、流路Ｌを開閉させ、配管２４から排気管１２へと所望の周波数での音波を出力させることが可能となる。

【符号の説明】

【0048】

１ 車両
１０ 内燃機関
１２ 排気管
２０，２００，３００，４００，５００ 消音装置
２２ 気体供給源
２４ 配管
２４Ａ 内面
３０ 制御装置
４０，５０，６０，７０ 回転式バルブ
４２，５２，６２，７２ 軸部材
４４，５４，６４，７４ バルブ本体
７６ 連通路
８０ 音響ダンパ
４４２，５４２，６４２ 当接部
４４４，５４４，６４４ 中間部
Ｌ 流路
Ｓ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】